BIOINFORMATICA: NUOVI MODELLI MATEMATICI PER LO STUDIO DEL “MICROBIOTA”

BIOINFORMATICA: NUOVI MODELLI MATEMATICI PER LO STUDIO DEL “MICROBIOTA”
Giovani studenti protagonisti della WebValley2014

 Creare nuovi modelli matematici in grado di organizzare l’enorme mole di dati provenienti dalla ricerca genetica e biomolecolare. E’ questa la sfida di alcuni giovanissimi studenti di matematica protagonisti in questi giorni della WebValley2014, la scuola estiva della Fondazione Bruno Kessler di Trento organizzata quest’anno con i ricercatori dell’Ospedale Pediatrico Bambino Gesù. Le giovani promesse della matematica al quarto anno della scuola superiore si cimenteranno in particolare nell’elaborazione di specifici algoritmi per lo studio del “microbiota” umano, cioè l’insieme dei microorganismi localizzati nel tubo digerente (alcuni miliardi, in prevalenza batteri) e un tempo conosciuti come flora intestinale, che svolgono un ruolo fondamentale nello sviluppo del sistema immunitario e dunque nella salute, specialmente in età pediatrica.

  Novità di questa 14° edizione di WebValley – che si tiene dal 22 giugno al 12 luglio a San Lorenzo in Banale (Trento) – è la collaborazione con la rete mondiale NYEX (Network of Young Excellence). Sei studenti internazionali sono stati selezionati dopo aver vinto una speciale borsa di studio presso la Intel International Science and Engineering Fair, la più grande competizione al mondo che ogni anno premia negli Stati Uniti le migliori invenzioni scientifico-tecnologiche proposte da teenager.

  Tre settimane durante le quali gli studenti, insieme a ricercatori e a tutor esperti in modellistica, biomedicina e bioinformatica (la scienza che descrive dal punto di vista numerico e statistico i fenomeni biologici) realizzeranno uno strumento informatico che consentirà di visualizzare e analizzare i dati per lo studio degli effetti sulla salute dei bambini della nutrizione e del microbiota.

  I giovani matematici avranno quindi il compito di aggregare la grande e complessa quantità di dati provenienti dalle diverse discipline biomolecolari come la genomica (studio del genoma) e la proteomica (studio delle proteine) rendendoli omogenei nonostante le specifiche caratteristiche dei campioni e dei laboratori di provenienza. Tra le soluzioni che saranno adottate, la realizzazione di un aggregatore di dati che generi immagini tridimensionali degli stessi e che saranno osservate dagli studenti tramite appositi occhiali 3D al fine di poter studiare visivamente la presenza di schemi o altre significative peculiarità.

  Lo studio dei dati legati all’interazione tra microbiota e alimentazione rientra nel campo della medicina predittiva, poiché tramite la comprensione e la messa a sistema delle informazioni raccolte sarà possibile prevedere gli effetti nel tempo del progredire di una patologia in uno specifico organismo piuttosto che l’evolversi di un trattamento.

    IL MICROBIOTA

Nel 2006 un gruppo di ricercatori ha dimostrato che l’uomo è un “super-organismo”: il risultato della combinazione – sia simbiotica, sia commensale – del suo patrimonio genetico e del suo “microbiota”, l’insieme dei microorganismi (alcuni miliardi, in prevalenza batteri) localizzati nel tubo digerente e un tempo conosciuti come flora intestinale.

I microorganismi che costituiscono il microbiota intestinale svolgono un ruolo fondamentale nella salute umana, particolarmente in età pediatrica, e agiscono come barriera contro i patogeni, ricoprendo un ruolo fondamentale nello sviluppo del sistema immunitario. Quando l’equilibrio da loro garantito viene perturbato, si innescano le malattie, compresa l’obesità, gli stati allergici, le malattie infiammatorie intestinali, le alterazioni metaboliche.

Le tecnologie NGS per il sequenzialmente genomico, di cui l’Ospedale Bambino Gesù dispone, rappresentano strumenti rivoluzionari per lo studio del microbiota umano, chiarendo gli aspetti della sua interazione con l’ambiente circostante, nel contesto specifico della variabilità genetica dell’ospite.

Il Ministero della Salute ha assegnato all’Ospedale Pediatrico Bambino Gesù un finanziamento per la realizzazione di una piattaforma di tecnologie “meta-omiche” avanzate (trascrittomica, proteomica, glicomica, lipidomica e metabolomica) nell’ambito del Progetto “Studio integrato del metagenoma e del metaproteoma in patologie pediatriche associate ad alterazioni del microbiota intestinale”.

  fonte:  Pediatrico Bambino Gesù – IRCCS